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MASTER DE FORMACIÓN B1.1 y B1.3 MÓDULO 3

FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD

Edición: 3 Revisión: 9 Fecha: 31/07/2017

FAASA Aviación Página 3.18.1 de 3.18.16 Organización de Formación de Mantenimiento EASA Parte 147

ÍNDICE M3

Capítulo 18. Motores de Corriente Alterna

18.0. GENERALIDADES. .................................................................................................. 3.18.2

18.1. FABRICACION, PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Y CARACTERISTICAS

DE MOTORES SINCRONOS Y DE INDUCCION DE CORRIENTE ALTERNA,

MONOFASICOS Y POLIFASICOS ......................................................................... 3.18.2

18.1.1. Motores universales. ......................................................................................... 3.18.2

18.1.2. Motores de inducción. Generalidades. .......................................................... 3.18.3

18.1.3. Motor de inducción monofásico. .................................................................... 3.18.4

18.1.4. Motor de inducción trifásico. ......................................................................... 3.18.5

18.1.5. Motores síncronos. .......................................................................................... 3.18.6

18.1.6. Motores trifásicos. ........................................................................................... 3.18.8

18.3. METODOS DE CONTROL DE LA VELOCIDAD Y DEL SENTIDO DE

GIRO ............................................................................................................................ 3.18.9

18.4. INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE MOTORES DE CA. ........................ 3.18.11

18.5. INVERSORES. ........................................................................................................ 3.18.11





CAPÍTULO 18

MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA

18.0. GENERALIDADES.

Los motores de CA funcionan basados en los mismos principios de electromagnetismo

que los motores de CC, pero con la principal ventaja de que son capaces de desarrollar mayor

potencia a menor peso, son más baratos y, en muchos casos, no usan escobillas ni colectores de

delgas con lo que se evitan los problemas derivados del desgaste de escobillas y colectores y del

chisporroteo.

La velocidad de un motor de CA viene dada por la fórmula:

120 frecuencia 60 frecuencia rpm = --------------------------- = --------------------------- Nº de polos Nº pares de polos

Como la frecuencia de la CA en el avión es de 400 Hz, un motor de aviación tiene una

velocidad 8 veces superior al mismo motor funcionando a 50 Hz, la frecuencia de la red

comercial. Gracias a esta alta velocidad de funcionamiento, los motores de CA, con pequeños

rotores de alta velocidad y sus correspondientes trenes de engranaje, son ampliamente usados en

el avión para mover cargas pesadas como los flaps de las alas, el tren de aterrizaje retráctil etc.

Un motor de CA se identifica por su potencia, voltaje y frecuencia de funcionamiento, intensidad

a plena carga, velocidad y número de fases y factor de potencia.

18.1. FABRICACION, PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Y CARACTERISTICAS

DE MOTORES SINCRONOS Y DE INDUCCION DE CORRIENTE ALTERNA,

MONOFASICOS Y POLIFASICOS

Los tipos principales de motores de CA son: motor universal, motor de inducción y

motor síncrono.

18.1.1. Motores universales.

El motor universal es idéntico a un motor de CC, ya que tiene escobillas y colector de

delgas, y puede funcionar con CC o con CA.

Como la tensión se aplica simultáneamente a campo y a inducido, el par creado tendrá

siempre la misma dirección a pesar de que la tensión cambie de sentido. Estos motores no se

emplean en aviación ya que a 400 Hz tienen mayores perdidas por histéresis. Se emplean en

ventiladores, herramientas portátiles como taladradoras, sierras etc.





18.1.2. Motores de inducción. Generalidades.

El motor de inducción es el más popular de los motores de CA por ser muy utilizable en

un amplio margen de cargas siempre que no se precise una velocidad exacta y constante. Este

motor consta de un rotor y de un estator y debe su nombre a que la corriente producida en el

rotor se debe a la fem inducida creada por el campo magnético giratorio establecido por la CA

que circula por los devanados del estator. No hay, por tanto, más conexión entre rotor y estator

que un campo magnético, sin necesidad de escobillas, con la consiguiente reducción de

mantenimiento y averías.

El estator consta de varias chapas anulares provistas de ranuras en su parte interior, en las

que van alojadas bobinas conectadas en serie, de modo similar a los devanados del inducido de

un motor de CC. Cuando el estator se alimenta con una corriente eléctrica alterna, sus bobinas

crean un campo magnético variable en intensidad y sentido con la misma frecuencia que la de la

corriente alterna, o sea un campo magnético rotatorio.

Recuérdese que un motor precisa de un campo magnético y de un conductor recorrido por

una corriente eléctrica para que se ejerza una fuerza sobre ese conductor.

El rotor consta de un núcleo cilíndrico de chapas de hierro laminado, provisto de un

cierto número de barras longitudinales de cobre o aluminio, distribuidas uniformemente en la

periferia del cilindro. Estas barras se unen en sus extremos por aros de cobre o aluminio que las

cortocircuita de modo que formen una estructura conocida como jaula de ardilla, que tiene la

forma mostrada en la figura 3.18.1. El campo magnético variable creado por el estator induce

una f.e.m. en las barras del rotor que, al estar cortocircuitadas en sus extremos, producen una alta

intensidad de corriente. Esta intensidad de corriente genera, a su vez, un campo magnético de

alta intensidad que reacciona con el campo magnético creado por el estator, haciendo girar al

rotor. También en el núcleo del rotor se induce un voltaje, pero como está fabricado de finas

chapas de acero cubiertas de óxido, la resistencia es alta y la corriente muy baja. Esas corrientes

darán lugar a pérdidas que se conocen como pérdidas en el hierro.

SHAFT

WELDED HOLDING COPPERBARS TO END RING

COPPER BARS

IRON CORE

BARS TO END RING

WELDED HOLDING COPPER

Fig. 3.18.1. Rotor en jaula de ardilla





El rotor de un motor de inducción adopta siempre una posición, con respecto al estator,

tal que sea mínimo el voltaje inducido en las barras del rotor. Dicho de otra manera, el rotor de

un motor de inducción gira a una velocidad ligeramente inferior a la frecuencia de la corriente

aplicada al estator ( o sea a las variaciones del campo magnético del estator ). La diferencia entre

ambas velocidades es la justa para que el voltaje inducido en el rotor genere la intensidad de

corriente necesaria para superar las pérdidas mecánicas y eléctricas del rotor. Si el rotor girase a

la misma velocidad que gira el campo magnético del estator, las barras del rotor no cortarían las

líneas de fuerza del campo magnético del estator, no existiría voltaje inducido, no se crearía

campo magnético, ni existiría par de torsión que hiciera girar al rotor. Entonces, el rotor tiene

que girar ligeramente más lento que el campo del estator y esa diferencia se conoce con el

nombre de slip (deslizamiento). El deslizamiento es absolutamente necesario para que gire el

motor de inducción.

18.1.3. Motor de inducción monofásico.

Como su nombre indica, el estator tiene un solo devanado. Entonces, el campo creado

por el estator no es realmente un campo giratorio sino un campo cuyas líneas de fuerza van en un

sentido aumentando de un cero a un máximo, cayendo a cero y, seguidamente, invirtiendo su

sentido. El campo creado en el rotor, como consecuencia del voltaje inducido, es opuesto a del

estator, luego las fuerzas de giro que se ejercen en la parte superior e inferior del rotor intentan

hacer girar al rotor a su posición 180º. Como esas fuerzas se ejercen en el centro del rotor, el par

de giro es nulo y el rotor no gira. Si el rotor ya estuviese girando, continuaría girando en el

mismo sentido que hubiera arrancado puesto que las fuerzas de giro se sumarían a las del

momento del rotor.

O sea, un motor de inducción no tiene autoarranque. De aquí que se hayan desarrollado

sistemas para el autoarranque de los motores de inducción. Hay motores en los que se dispone

de un devanado de arranque desplazado 90º del devanado de giro y se hace que la corriente que

circula por estos devanados esté desfasada la una con respecto a la otra y se pueda generar un

campo rotatorio como en un motor bifásico. Esto se conoce con el nombre de desplazamiento

de fase (phase splitting) y a este tipo de motor se le conoce como motor de fase dividida

(split – phase motor).

El atraso o adelanto de las corrientes de los devanados se consigue haciendo que la razón

de la reactancia inductiva a la resistencia de un devanado difiera considerablemente de la del otro

devanado. Los métodos más usuales para conseguir esto se conocen como: arranque de

resistencia, arranque de inductancia, arranque de resistencia-inductancia y arranque de

capacidad, dependiendo del método de desfase usado. El tipo empleado dependerá

fundamentalmente de la potencia del motor.

Los tres primeros métodos se emplean únicamente durante el arranque del motor, porque

si los dos devanados quedan en circuito durante el funcionamiento el rendimiento del motor se

vería afectado adversamente. Además, un motor monofásico de CA puede girar perfectamente

una vez alcanzada una determinada velocidad. El circuito del devanado de arranque se

desconecta, entonces, una vez alcanzada la velocidad de régimen mediante un interruptor

centrífugo.





Fase B

Fase CFase CFase A

0

- E

+ E Fase B

Fase C

Fase A

Fase B

N

Fase A Fase B

0

- E

+ E

Fase A

Fase C

Fase B

N

S

N

S

S

N

N

S

S

Fase B+ EFase A

0

- E

Fase A

Fase C

Fase B

Fase B+ EFase C

0

- E

Fase A

Fase C

Fase A

N

N

N

S

S

SN

N S

S

Fase C

El arranque de capacidad es el más utilizado y se puede emplear para motores hasta 2

CV. La figura 3.18.2 muestra un motor de condensador del tipo jaula de ardilla, alimentado a

115 V 400 Hz, que se conoce con el nombre de motor de condensador (capacitor motor).

S

NG

N

S

CENTRIFUGAL

SWITCH WINDING

STARTING

RUNNING

WINDING

Fig. 3.18.2. Motor de condensador. Diagrama esquemático.

18.1.4. Motor de inducción trifásico.

El principio de funcionamiento de un motor de CA trifásico se puede comprender con

ayuda de la figura 3.18.3.

( A ) ( B ) ( C ) ( D )

Fig. 3.18.3. Principio de funcionamiento de un motor trifásico

En (A), la fase A se encuentra e un máximo positivo y las fases B y C son iguales y

negativas, dando lugar al esquema de conducciones mostrado en el que las piezas polares del

estator se han polarizado como se muestra. El campo magnético creado por el estator es vertical.





En la posición (B), la fase en las tres bobinas del estator ha avanzado 30º, el voltaje de la

fase B se ha hecho cero y los voltajes de las fases A y C son iguales y opuestos. Las piezas

polares del estator han cambiado, dado que las piezas de la fase C han dejado de crear flujo

magnético, con el resultado mostrado en la figura. Claramente se aprecia que las líneas de fuerza

del campo magnético resultante han girado 30º.

En la posición (C), la fase C se encuentra e un máximo negativo y las fases B y C son

iguales y positivas, dando lugar al esquema de conducciones mostrado en el que las piezas

polares del estator se han polarizado como se muestra. Las líneas de fuerza del campo

magnético resultante han girado 60º con respecto a las del campo de la posición (A).

En la posición (D), es la fase A la que se ha hecho cero y los voltajes de las fases B y C

son iguales y opuestos. Las piezas polares del estator han cambiado, dado que las piezas de la

fase A han dejado de crear flujo magnético, con el resultado mostrado en la figura. Claramente

se aprecia que las líneas de fuerza del campo magnético resultante han girado 90º con respecto a

las del campo de la posición A.

En consecuencia, el campo magnético creado por el estator gira en sincronismo con la

frecuencia del voltaje aplicado al estator. El rotor, sumergido en el campo magnético rotatorio,

girará a la misma velocidad que gira el campo magnético del estator.

Cuando el motor se conecta mecánicamente a una carga, la carga tiende a frenar el

movimiento del rotor, el deslizamiento aumenta y el rotor (que gira a velocidad inferior a la de

variación del campo del estator) corta más líneas de fuerza del campo del estator aumentando la

corriente inducida y la intensidad de campo del rotor con lo que aumenta el par de torsión.

La velocidad síncrona de un motor de inducción viene determinada por la formula:

Frecuencia ( Hz ) 60 Velocidad síncrona ( rpm ) = -------------------------------- Nº pares polos

18.1.5. Motores síncronos.

Como su nombre indica, los motores síncronos giran a una velocidad sincronizada con la

corriente alterna aplicada. Estos motores tienen características comunes con los motores de

inducción y una construcción similar a la de los alternadores. El estator es una carcasa de hierro

dulce laminado con los devanados bobinados en alojamientos de la superficie interna. Si el

motor fuese trifásico, el estator tendría tres devanados independientes que producirían un campo

magnético rotatorio igual que lo hace un motor de inducción. En los motores síncronos

pequeños, el rotor puede ser un imán permanente, pero en los motores de mayor potencia, el

rotor es un electroimán alimentado por una fuente externa de corriente continua. El rotor,

entonces, tiene un devanado de alta resistencia en jaula de ardilla para producir un par de

arranque alto.





SLIP RINGS

THREE PHASE WINDING

N

S S

N

BRUSH

Fig. 3.18.4. Motor síncrono

La figura 3.18.4 muestra el esquema de un motor síncrono con el rotor alimentado a

corriente continua mediante un reostato La teoría de funcionamiento de un motor síncrono es

muy sencilla. Si se coloca un imán que pueda girar libremente en el seno de un campo

magnético rotatorio, éste se alineará con el campo magnético y girará con él a la misma

velocidad. Si el motor no tiene carga, el centro de los polos del rotor estará alineado con el

centro de los polos del campo del estator, aunque en la práctica no ocurre exactamente así debido

al rozamiento del eje del rotor. Este rozamiento y la carga hacen que el centro de los polos del

rotor se atrase con respecto al centro de los polos del campo del estator en un ángulo llamado

retraso ( lag ) , que aumenta cuando se incrementa la carga aplicada al motor. Si la carga es

excesiva, se alcanza el punto de sobrecarga, el motor se para y la corriente de entrada se eleva

enormemente como si se hubiese producido un cortocircuito.

Los motores síncronos tienen un bajo par de arranque por lo que suelen estar dotados de

medios para incrementar el par. Uno de ellos puede ser un reostato en serie con la alimentación

del rotor que haga incrementar la intensidad del campo del rotor en el arranque y que la haga

disminuir una vez ha alcanzado su velocidad de régimen.

Cuando un motor síncrono funciona dentro de los límites de su carga, el rotor girará con

la misma velocidad que el generador que alimenta al estator, supuesto que generador y motor

tienen el mismo número de polos, de aquí que se usen cuando se deseen frecuencias o

velocidades constantes. Uno de los usos comunes de estos motores es el cambiar la frecuencia

de una corriente alterna. Para ello se emplea un motor síncrono, que funciona a una velocidad,

que hace girar a un alternador a través de un tren de engranajes a una velocidad distinta a la del

alternador que alimenta al motor.

Otro de los usos de los motores síncronos es como tacómetros eléctricos para el motor del

avión. Al eje del motor del avión se conecta un alternador trifásico, en el que la frecuencia del

voltaje generado es proporcional a la velocidad de giro. Este alternador se conecta a un motor

síncrono que girará a la misma velocidad que el alternador y, consecuentemente, que el motor

del avión. La presentación de las rpm en un indicador se efectúa mediante un imán permanente

tal que hace moverse la aguja con un desplazamiento proporcional a las revoluciones del motor.





18.1.6. Motores trifásicos.

Los motores de ca trifásicos que se emplean en aviación son similares a los motores

comerciales, con la diferencia de que la frecuencia de la corriente alterna es de 400 Hz., lo que

permite conseguir mayores potencias con menor peso. Estos motores se emplean en los grandes

aviones de transporte como bombas hidráulicas, ventiladores grandes, bombas de transferencia y

reforzadoras de combustible y otros sistemas que requieren gran cantidad de energía mecánica.

Un motor de inducción trifásico consiste esencialmente en un estator trifásico bobinado

en estrella (Y) y un rotor convencional de jaula de ardilla. Como se ha visto anteriormente, el

estator produce un campo magnético giratorio que induce una corriente en el rotor. La corriente

del rotor crea, a su vez, un campo magnético que se opone al del estator, con el resultado que el

rotor intenta girar a una velocidad que le mantenga su campo magnético en adelanto con respecto

al campo magnético del rotor.

W1

U1

V1

F2

K2

L2

L1

L3

K3 K1

L2

N

F1

L3

L1

RED ESTRELLA - MOTOR ESTRELLA

ACCION / EFECTO

ACCION DE APAGAR . REPOSO

RED ESTRELLA - MOTOR TRIANGULO

_

+

EN REPOSO

K4

__

b ) Circuito de mando

K3

K4

N

K1 K3 K2

S2

S1

L1

K4

K2K1

K1

+

_ _ __+ +

TRAS TEMPORIZACION

K3

_

_

+

SECUENCIA ACCIONAMIENTO RELES CIRCUITO ESTRELLA - TRIANGULO

a ) Circuito de potencia

_

+ +

__

__

__

+ +

K1

_

S2

__

S1 K2

__

Fig. 3.18.5. Arrancador estrella – triángulo industrial





Cuando los motores de inducción trifásicos son de gran potencia es muy alta la intensidad

de corriente durante el arranque, lo que obliga a disponer de un alternador de alta capacidad.

Para evitar esto, se utiliza un dispositivo de arranque conocido como arranque estrella –

triángulo mediante el cual durante el arranque se aplica al motor 1/ 3 de la tensión nominal y,

seguidamente, aplicar la nominal durante el funcionamiento como se ve en la figura 3.18.5

Los interruptores S1 y S2 son pulsadores, o sea vuelven a su posición de reposo tras ser

accionados. El relé K4, merced a un devanado en oposición al devanado principal, es un relé

temporizado que tarda unos segundos en cerrarse. La elección de este relé es una función del

tipo de motor a arrancar, del tiempo que tarda en arrancar o de la rampa de arrastre característica

del motor.

18.3. METODOS DE CONTROL DE LA VELOCIDAD Y DEL SENTIDO DE GIRO.

Ya se ha estudiado en apartados precedentes la velocidad de giro de un motor de CA de

inducción y síncrono.

El sentido de giro en un motor de inducción monofásico reversible se puede invertir

gracias al doble devanado del campo del estator necesario para originar el par necesario para

producir el arranque del motor bajo condiciones de carga.

La figura 3.18.6 siguiente muestra el diagrama esquemático de un motor de inducción

monofásico reversible

CCW

CW

ROTOR115 VAC

Fig. 3.18.6. Motor de inducción monofásico reversible

Nótese en a) que cuando el interruptor esta en la posición CW (clockwise = sentido de las

agujas del reloj), el devanado CW recibe la corriente directamente, mientras que el devanado

CCW (counterclockwise = sentido contrario a las agujas del reloj) el devanado CCW recibe la

corriente a través de un condensador. Esto hace que la bobina CCW tenga su corriente en

adelanto con respecto a la de la bobina CW con lo que el campo magnético gira en el sentido de

las agujas del reloj. Inversamente, cuando el interruptor está en la posición CCW, el campo

magnético creado gira en sentido contrario a las agujas del reloj.

La figura 3.18.7 siguiente muestra el esquema de un circuito inversor industrial para un

motor trifásico. La figura 3.18.8 muestra el mismo esquema pero expresado en forma diferente.





L1

L2L3N

K1 K2

L1

L2

L3

F1

L1

S0

S1

S2 K1 K2

S1

S2

K1K2

K1 K2

N

F2

a ) Circuito de potencia b ) Circuito de mando

SECUENCIA ACCIONAMIENTO RELES DE CIRCUITO INVERSOR

S0 S1 S2 K1 K2 ACCION / EFECTO

_ _

Arranque en un sentido

en reposo_ _ _

_+

_ _+

_

_ _ +

_ __

+ _Apagar

Arranque en sentido contrario

+

Fig. 3.18.7. Circuito inversor para motor trifásico

F2

L1

K1

F1

L2

NL3

L1

L3

L2

K2

S1 S2

S0

CIRCUITO INVERSOR DE GIRO

Fig. 3.18.8. Circuito inversor de giro de motores de CA





18.4. INSPECCION Y MANTENIMIENTO DE MOTORES DE CA.

En el capítulo 12 se estudiaron los procedimientos para el mantenimiento de generadores

y motores de corriente continua. La mayor parte de estos procedimientos son aplicables a los de

corriente alterna puesto que ambos son similares, con la diferencia que los componentes de

corriente alterna no tienen escobillas ni colector de delgas, excepto los motores universales, que

prácticamente no se usan a bordo.

Normalmente, las inspecciones prevuelo de los motores son operacionales. Esto es, se

conecta el interruptor del motor y si gira adecuadamente, no precisa más comprobación. Es

indudable que los actuadores, por ejemplo del tren de aterrizaje, no se pueden comprobar de este

modo, pero si no ha hecho mención alguna a estos componentes, no es necesario más que una

inspección visual.

El desmontaje y la instalación de motores y alternadores de corriente alterna se deben

efectuar en todo momento siguiendo las instrucciones del fabricante y/o el manual del avión.

Hay que ser muy cuidadoso con el cableado eléctrico y con los conectores en el momento

de montar o desmontar componentes. Una vez desmontado, se deben aislar los terminales

eléctricos para evitar un eventual cortocircuito si se acciona inadvertidamente el interruptor de la

batería.

Si el desmontaje de un motor deja al descubierto huecos por los que se puedan colar

materias extrañas hasta el interior de mecanismos que estaban acoplados al elemento

desmontado, es imprescindible cubrir estos huecos cuidadosamente para evitar que un elemento

metálico caiga en su interior y provoque grandes daños.

18.5. INVERSORES.

Un inversor es un dispositivo que transforma la CC en CA a la frecuencia y tensión

deseadas, que en el avión son 120 V. para las tensiones monofásicas y 308 V. para las tensiones

trifásicas, 400 Hz., como bien se sabe.

En aviones pequeños, en los que se precisan pequeñas potencias de CA, se pueden usar

estos inversores para generar, alimentados por CC, la CA que necesitan. En aviones grandes, se

suelen usar como dispositivos de emergencia para alimentar en CA los equipos esenciales en

caso de fallo de los alternadores.

Los inversores se clasifican en rotativos y estáticos. Los estáticos son mas empleados

últimamente dada su mayor fiabilidad, eficiencia y su menor peso que los rotativos.

El inversor rotativo es, simplemente, un motor de CC de velocidad constante que hace

girar el rotor de un alternador. El motor suele ser de cuatro polos, devanado compuesto, cuyo eje

es solidario con el eje del alternador y esta equilibrado dinámicamente. El motor se alimenta a

una tensión de 26 a 29 VCC y la salida del generador es la habitual de 208/120 VCA trifásica a

400 Hz. La figura 3.18.9 siguiente muestra un inversor estático.





Fig. 3.18.9. Inversor rotativo

El inversor estático, o de estado sólido, tiene las mismas funciones que un inversor

rotativo, pero convierte la CC en CA mediante unos circuitos consistentes en un oscilador que

genera la tensión de 400 Hz que se filtra para conseguir la forma de onda adecuada. En él no

existen elementos rotatorios por lo que exige un menor mantenimiento y tiene más fiabilidad. La

figura 3.18.10 siguiente muestra un inversor estático fabricado por Bendix Corporation,

Electrical and fluid Power Division.

Fig. 3.18.10 Inversor estático





C

B

A

FIE

LD

MOTOR

ROTOR

STATOR

E

GENERATOR

ROTOR

G

F

C

J

H

B

D

A

28 VDC

alim. motor

28 VDC

alimen.

campo

generador

SALIDAFASE A

SALIDAFASE C

SALIDAFASE B

FIELDA

Fig. 3.18.11. Inversor rotatorio

El esquema de un inversor rotatorio se muestra en la figura 3.18.11. El inversor consta de

dos parte perfectamente diferenciadas y unidas por un eje común, un motor y un generador.

El motor es un motor de corriente continua bobinado paralelo, con velocidad constante,

que se alimenta a 28 VDC, entre las patillas F (positivo) y E (masa). Carece de regulación de

velocidad.

El alternador es un generador de corriente alterna trifásico que recibe alimentación en la

bobina del campo, entre la patilla G (positivo) y (masa), recibe 28 VDC de la barra principal.

La salida del alternador se obtiene entre las patillas A y B para la fase A, entre las

patillas C y J para la fase C y entre las patillas D y A para la fase B.

Un estudio comparativo entre generadores y motores de CA se muestra en la tabla

siguiente.





ESTUDIO COMPARATIVO GENERADORES AC – MOTORES AC

ALTERNADORES MOTORES AC

Rotor. Tambor giratorio en cuyas ranuras

se devanan las espiras de la bobina. La bobina se alimenta con DC, para crear un campo magnético uniforme, a través de escobillas o directamente.

Rotor. Tambor giratorio en cuyas ranuras se devanan las espiras de la bobina. La bobina se alimenta con AC a través de escobillas o por inducción desde el campo magnético del estator.

Estator. Bobinas situadas sobre alojamientos practicados en las piezas anulares en las que se induce un voltaje al girar el campo magnético del rotor en el interior del estator.

Estator. Bobinas devanadas sobre

alojamientos practicados en las piezas anulares a las que se aplica un voltaje AC monofásico o trifásico para crear un campo magnético giratorio.

Voltaje de salida del generador AC

depende de la intensidad del campo magnético del rotor y del número de espiras de la bobina del estator. La intensidad del campo magnético del rotor se varía modificando el valor del voltaje aplicado a la bobina.

La frecuencia de salida del generador de AC tiene el valor:

RPM Nº pares polos fr = -------------------------- (Hz)

60

La frecuencia de un alternador tiene que ser constante o solo podría ser utilizado para alimentación de cargas puramente resistivas, como calefactores.

Velocidad de giro síncrona de un motor de AC viene definido por la frecuencia de AC de alimentación:

fr (Hz) 60 RPM = -------------------------- Nº pares de polos

El motor de inducción no precisa escobillas ni colector. Tiene un rotor en cuyas ranuras se han introducido barras de cobre o aluminio que se cortocircuitan con aros de cobre o aluminio en ambos extremos. Se conoce como “jaula de ardilla”. Tiene un estator con bobinas que crean un campo magnético giratorio cuando se alimentan con AC. El campo magnético creado por el estator induce fem en el rotor. Al ser de baja resistencia, la corriente es alta y el campo magnético muy intenso. Esos campos magnéticos reaccionan entre

sí y hacen girar al rotor.





Alternador con escobillas. El voltaje DC. o excitación, se aplica a la bobina del rotor a través de dos escobillas que están en contacto con su semisector del colector del rotor. Alternador sin escobillas (Brushless

Generator). Es el constituido por un generador excitador y un generador principal. La excitación se consigue alimentando con DC las bobinas devanadas en el estator, que inducen un voltaje de AC en bobinas de estator (o generador excitador).

A continuación se rectifica en rectificador solidario al eje del rotor y ésta DC alimenta la bobina del rotor del generador principal, que induce en el estator del generador principal el voltaje AC de salida. Un caso particular es el PMG (Permanent

Magnetic Generador) o Generador de Imán Permanente, en el que el voltaje inicial se obtiene de un imán permanente que gira solidario al eje del rotor, crea el primer voltaje de AC, que, rectificado y amplificado, se utiliza para alimentar al generador excitador.

Velocidad de Deslizamiento es la diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad del rotor. Deslizamiento es el porcentaje entre velocidad de deslizamiento y síncrona. Si no hubiese deslizamiento no giraría el motor ya que los campos crearían fuerzas iguales y contrarias y no habría par de giro. El motor de inducción trifásico tiene autoarranque y su sentido de giro esta definido por la secuencia de fases. Se puede invertir el sentido de giro de un motor trifásico invirtiendo dos de las fases, o sea conectando la fase A del generador en el terminal de la fase C del motor y el terminal de la fase C del generador en el terminal de la fase A del motor. El motor de inducción monofásico no arranca por sí solo, pero una vez arrancado, al igual que el trifásico, mantiene su velocidad ligeramente por debajo de la velocidad síncrona. Según el tipo de arranque usado, el motor de inducción monofásico se clasifica en motor de arranque dividido (split-phase motor) con dos devanados a 90º en el estator (el devanado de arranque se desconecta tras arrancar), en motor de arranque a condensador que emplea un condensador para desfasar la corriente entre estator y rotor y producir campos magnéticos diferentes y otros tipos poco usados a bordo.

En función del número de bobinas devanadas en el estator, los alternadores se clasifican en monofásicos, bifásicos o trifásicos. El alternador monofásico solo tiene una

bobina en su estator.

El alternador bifásico no se fabrica.

El motor síncrono gira a una velocidad sincronizada con AC de alimentación. El estator consiste en láminas de acero de forma anular con las bobinas en las ranuras internas de esas láminas, al igual que un motor de inducción. El rotor es un electroimán excitado por una DC.





El alternador trifásico tiene tres

bobinas, espaciadas 120 º, en su estator. En cada bobina se induce un voltaje del mismo valor, pero independiente, de modo que dispone de tres voltajes separados 120 º en el tiempo.

Las tres bobinas de un alternador

trifásico se pueden interconectar en estrella

( Y ) o en triángulo ( delta). Estrella (Y): __

E L = E F 3

Triángulo (): __

I L = I F 3 EL = Voltaje linea o entre fase y

fase. EF = Voltaje de fase IL = Intensidad de linea IF = Intensidad de fase La potencia obtenida de un

alternador trifásico: __

Pa = E F I F 3 Se mejora el rendimiento de un

alternador trifásico con respecto a un monofásico en 1.73 veces, siempre que las tres fases estén equilibradas, o sea que los receptores estén consumiendo la misma potencia de cada una de las fases.

El rotor girará siempre alineado con el campo magnético giratorio del estator y a la misma velocidad. El rozamiento hace que el rotor se retrase ligeramente con respecto al estator. El ángulo que forma el campo del rotor con el campo del estator se conoce como “lag” y se incrementa con el incremento de la carga. Se usan como motores de velocidad constante y como tacómetros. Un alternador trifásico es accionado por el

eje del motor y la salida del alternador se aplica a un motor síncrono. La frecuencia del alternador es proporcional a las revoluciones del motor y el motor síncrono girará sincronizado con la frecuencia del alternador, o con las revoluciones del motor. La aguja indicadora de rpm se acopla al motor síncrono a través del un imán permanente de modo que el movimiento de la aguja es proporcional a la velocidad del motor.

MASTER DE FORMACIÓN B1.1 y B1.3 MÓDULO 3 …...estator, luego las fuerzas de giro que se ejercen...

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